Herstellung von Ferrochrom im Lichtbogenofen

Überblick über Ferrolegierungs-Schmelzverfahren

Das Schmelzen von Ferrolegierungen umfasst verschiedene Techniken, darunter das elektrothermische Reduktionsverfahren (insbesondere die Ferrochromherstellung im Lichtbogenofen), die metallthermische Reduktion und die Elektrolyse. Die Wahl des Verfahrens hängt von der gewünschten Ferrolegierungsvariante und den Qualitätsanforderungen ab. Zu den wichtigsten Verfahren gehören die carbothermische Reduktion (unter Verwendung von Hochöfen), die elektrothermische Reduktion (Lichtbogenöfen für Ferrochrom), die metallthermische Reduktion und die Elektrolyse. Darüber hinaus können Produkte aus kohlenstoff- und siliziumreichen Ferrolegierungen durch Verfahren wie die elektro-siliziumthermische Reduktion, die Sauerstoffaufblas-Entkohlung und die Vakuum-Festkörper-Entkohlung weiter veredelt werden, wodurch sie in mittel- und kohlenstoffarme Ferrolegierungsprodukte umgewandelt werden.

Hochofen-Schmelzen

Das Hauptgerät für das Hochofenschmelzen ist der Hochofen selbst, wobei der Ferrolegierungs-Schmelzprozess dem der Roheisenherstellung entspricht, bekannt als carbothermisches Reduktionsverfahren. Produkte aus diesem Verfahren sind Ferromangan, Spiegeleisen (Ferromangan mit weniger als 30 % Mangan), niedriges Silizium-Ferrosilizium (mit 10 % bis 15 % Silizium) und Ferronickel.

Lichtbogenofen-Schmelzen für die Ferrochromherstellung

Die Mehrheit der Ferrolegierungsprodukte, wie Ferrosilizium, Kohlenstoff-Ferromangan, Silizium-Mangan-Legierung, Kohlenstoff-Ferrochrom, Nickel-Eisen, Silizium-Chrom-Legierung und Silizium-Calcium-Legierung, werden unter Verwendung von Lichtbogenöfen hergestellt, insbesondere für Ferrochrom.

In einem Lichtbogenofen wird das Erz mit Koks oder einem anderen kohlenstoffhaltigen Reduktionsmittel kombiniert, und das Schmelzen erfolgt durch elektrische Erhitzung. Während des Betriebs werden Elektroden in die Beschickung eingebettet, wodurch Lichtbogenhitze zwischen der Elektroden- und der Ofensohle oder der Koksschicht sowie Widerstandshitze durch den Stromfluss durch die Beschickung und die Schlacke erzeugt wird.

Da Elemente wie Mangan und Chrom leicht Carbide bilden, liefert das Schmelzen von Ferromangan und Ferrochrom typischerweise kohlenstoffreiche Ferrolegierungsprodukte. Umgekehrt weisen Produkte wie Silizium-Mangan-Legierung, Silizium-Chrom-Legierung und Silizium-Calcium-Legierung aufgrund des Einflusses von Silizium im Allgemeinen einen geringeren Kohlenstoffgehalt auf. Da Elektrizität die primäre Wärmequelle und Kohlenstoff das Hauptreduktionsmittel beim Lichtbogenofenschmelzen ist, wird diese Methode auch als elektrothermisches oder elektro-carbothermisches Verfahren bezeichnet.

Bei Standard-Lichtbogenofen-Betrieben werden Ferrolegierungsschmelzen und Schlacke periodisch durch Abstichlöcher und Schlackenauslässe abgelassen. Ferrolegierungen mit außergewöhnlich hohen Schmelzpunkten, wie z. B. Ferrowolfram, werden unter Verwendung von Eisengewinnungs- oder Agglomerationsverfahren hergestellt.

Der Lichtbogenofen ist der Eckpfeiler des elektrothermischen Ferrolegierungsschmelzens, wobei seine Elektroden oft tief in die Beschickung eingebettet sind, daher der Name. Ofenparameter, unterteilt in Ausrüstungs- und Schmelzcharakteristikparameter, beeinflussen die technischen und wirtschaftlichen Indikatoren der Ferrolegierungsherstellung erheblich.

Beim Schmelzprozess der Ferrochromherstellung unter Verwendung eines Lichtbogenofens werden bei der Verwendung eines kohlenstoffhaltigen Reduktionsmittels zwei Prinzipien befolgt:

1. Chemische Kohlenstoffzuweisung: Dies bezieht sich auf die Menge an Kohlenstoff, die zur vollständigen Erzreduktion erforderlich ist.
2. Physikalische Kohlenstoffanpassung: Dies beinhaltet die Verfahrensgestaltung, um die Auswirkungen des Reduktionsmittels auf das Leitungsverhalten und die Permeabilität der Beschickung zu berücksichtigen, wobei Faktoren wie der spezifische Widerstand, die Partikelgröße und das Größenverhältnis des Erzes und des Reduktionsmittels berücksichtigt werden.

Raffinationsprozesse

Die Raffination von Rohferrolegierungen, die zunächst in Lichtbogen- oder Hochöfen geschmolzen wurden, umfasst mehrere Schlüsselprozesse:

1. Konverter-Sauerstoff-Verfahren: Unter Verwendung eines Konverters mit verschiedenen Sauerstoffzufuhrverfahren (Top-, Bottom-, Seiten- und Top-Bottom-Verbundaufblasen) wird bei diesem Verfahren flüssige kohlenstoffreiche Eisenlegierung mit reinem Sauerstoff, Kühlmittel und Schlackenbildnern vermischt. Hochdrucksauerstoff wird in den Konverter eingeblasen, um die Entkohlung durch Oxidationsreaktionen zu erleichtern, wodurch mittel- und kohlenstoffarmes Ferrochrom und Ferromangan intermittierend hergestellt werden.

2. Lichtbogenofen-Ferrochromherstellung - Shake-the-Bag-Verfahren: Dieses elektro-siliziumthermische Reduktionsraffinationsverfahren beinhaltet das Schmelzen von mittel- und kohlenstoffarmen Silizium-Mangan- oder Silizium-Chrom-Masterlegierungen in einem Lichtbogenofen, gefolgt von der Raffination mit Mangan- oder Chromerz in einem Raffinier-Elektroofen und einem Schüttelsack, wobei Kalkflussmittel zur Entsilizierung hinzugefügt werden.

3. Vakuum-Festkörper-Entkohlungsverfahren: Kohlenstoffreiche feste Eisenlegierungen werden zu Pulver gemahlen, mit einem Oxidationsmittel vermischt und nach dem Mischen, Pressen und Trocknen einer Entkohlung unter Vakuum unterzogen, wodurch Mikro-Kohlenstoff-Eisenlegierungsprodukte entstehen, die hauptsächlich zur Herstellung von kohlenstoffarmem Ferrochrom verwendet werden.

4. Wärmeaustauschverfahren: Auch bekannt als Perrin-Verfahren, erfunden von R. Perrin, beinhaltet diese Entsilizierungs- und Raffinationstechnik das Mischen von flüssigem Metall mit flüssiger Schlacke, die hauptsächlich zur Ferrochromraffination verwendet wird.

5.  Wir sind ein professioneller Elektroofenhersteller. Für weitere Anfragen oder wenn Sie Lichtbogenöfen, Elektrolichtbogenöfen, Pfannenraffinationsofen oder andere Schmelzausrüstung benötigen, zögern Sie bitte nicht, uns unter  susan@aeaxa.com